El tren de potencia (powertrain) de cualquier vehículo requiere tres elementos clave: una fuente de energía, una forma de conversión de esta energía en energía de rotación mecánica y una salida de dicha energía a la rueda.
En el caso de un vehículo eléctrico, los motores eléctricos son los encargados de convertir la energía eléctrica en energía mecánica. Por lo general, en el sector automovilístico suelen ser de corriente alterna (AC).
La fuente de energía se obtiene mediante unas celdas electroquímicas (la batería). El inversor DC/AC convierte la corriente continua de la caja de baterías en corriente alterna. Gracias a la electrónica de potencia, es posible un control muy preciso de velocidad y par en el motor.
Para resumir, el powertrain eléctrico se puede expresar de esta manera:
Esquema powertrain eléctrico
El powertrain del TeR18 de Tecnun eRacing (al igual que el de su predecesor, el TSR’17) está compuesto por una caja de baterías, dos inversores y dos motores, tal como nos indican Unai Echeverría, Ion García e Imanol Etxezarreta, responsables de Drivetrain y Tractive System.
Los motores, los encargados de transformar la energía eléctrica en mecánica, son dos, al igual que en la temporada pasada, aunque diferentes a los ya empleados. Para esta temporada han optado por mantener esta configuración bi-motor ya que cambiarla implicaría también modificar la caja de baterías y los inversores (y como veremos en la siguiente entrada han optado por mantener los mismos de la temporada anterior). Estas modificaciones implicarían considerables cambios de pesos y dimensiones, cosa que influiría en el trabajo del resto de los departamentos del equipo.
Además, tras simular diferentes configuraciones han observado que ésta es la que ofrece unos resultados más acordes a sus intereses. El objetivo es obtener de ellos un rendimiento superior al nominal y un par lo más próximo al par máximo que pueden ofrecer.
La siguiente imagen muestra los dos motores propulsando ambas ruedas del tren posterior:
Configuración bi-motor de Tecnun eRacing
Algunos datos técnicos de estos motores:
- Masa: 7 kg
- Tensión de batería máxima (en carga/sin carga): 400 Vdc (6400/7600 RPM)
- Potencia a r.p.m. máx: 70 kW
- r.p.m. máx: 7000 (8500 durante unos segundos)
- Par motor máx: 100 Nm
- Par motor nominal: 50 Nm
- Rendimiento del motor: 92-98%
Como ya vimos en una entrada anterior sobre motores eléctricos, el rendimiento de éstos es muy superior al de los motores de combustión interna. ¿Puede alguien fabricar un motor de combustión que pesando sólo 7 kg entregue en el eje 70 kW con un rendimiento cercano al 100% y sin salida de humos? Para que nos hagamos una idea: estos motores, de cerca de 20 cm de diámetro y menos de 10 cm de grosor dan prácticamente el mismo par que el actual motor del Ford Fiesta de 85 CV: 110 Nm… y su masa ronda los 100 kg.
Como siempre, agradezco especialmente a David Martín su colaboración para redactar esta serie de artículos. Éstos son los siguientes temas que trataremos:
- La batería, el inversor y la recarga
- Fabricación del prototipo
- Prestaciones del prototipo
- Llegó el gran día: hora de competir
- Lecciones aprendidas y conclusiones
12 Comentarios. Dejar nuevo
Buenas, habria manera de saber que tipo de motores llevan, marca o fabricante, modelo, y otros datos sobre regulador, tipo de bateria, etc??
Gracias por tu comentario, tocayo.
En Tecnun eRacing, al igual que en otros equipos de la Formula Student, emplean motores de alto voltaje de la casa Emrax, como puedes ver en la foto de portada. Sobre su alimentación hablaremos en la siguiente entrada de este “hilo”.
Salu2
Hola Hugo,
tengo una pregunta:
¿ no sería mejor un motor HUB, integrado en cada rueda para ahorrar peso?
Yá se que el peso no amortiguado produce inestabilidad, pero sería para coches hasta 120km/h y como bién apuntas, éstos motores no pesan. Uno tendría un todoterreno o furgoneta de nueva dimensión, porque el diferencial funcionaría por la “Regla De Lenz”, sín mecánica y peso.
Un saludo y gracias por el artículo.
Es una buena pregunta, Christof
La analizamos en una entrada anterior:
https://pasatealoelectrico.es/2018/03/13/vehiculo-electrico-como-lo-hacen/
Seguramente este año veamos a algún participante empleando “motores en rueda”; sin embargo este equipo ha confiado en un diseño más “conservador”. Tengamos en cuenta que no se trata de una empresa con financiación ilimitada sino de estudiantes que emplean su tiempo libre en diseñar y fabricar estos vehículos.
Si se ven ventajas dinámicas en las pruebas de este año y los presupuestos de años venideros lo permiten, a buen seguro los equipos empezarán a montar este tipo de solución, ya que es un gran banco de pruebas y escaparate para los fabricantes tradicionales, que podrían apoyar a estos participantes.
Salu2 y gracias por tu fiel interés por los artículos de esta web
gracias por compartir 😉
Hola, el artículo me encanta y tengo el mal sabor de boca de no ocurrírseme ninguna pregunta para los artículos anteriores, puede que por ser profano en el tema.
Para este artículo tengo 2 preguntas:
1. En el caso de los datos del motor, en la tensión máxima ¿que significa la diferenciación entre “en carga/sin carga”?(Disculpad mi ignorancia)
2. ¿Qué ventajas y desventajas tiene el motor en corriente alterna (AC) frente al motor en corriente continúa(DC(cómics! tenía que hacer el chistecito?)?
Muchas gracias
P.D.: En el de las baterías seguro que habrá muchas más preguntas?
Gracias por tu interés, Aarón
En realidad nos vienen mejor las preguntas antes de desarrollar los artículos, para responderlas con más detalle que en un comentario.
La diferencia entre “en carga” y sin ella está en acoplar algo (en este caso una rueda) al eje del motor o dejarlo sin nada conectado (también se llama “en vacío”). Por eso en vacío gira más rápido que en carga (en vacío no tiene un par resistente que lo frene).
Para responder a la segunda pregunta hará falta un artículo dedicado a ello. ¡Lo apuntamos!
Salu2
Gracias Hugo por el artículo y la explicación, y gracias a David Marín por la información y el trabajo que hace todo el equipo.
Respecto al siguiente artículo, supongo que hablareis de las funciones de ánodo, cátodo y eléctrolito, así que ahí van algunas preguntas sobre baterías: ¿Cómo afectaría el electrolito sólido o el ánodo de silicio a las prestaciones de las baterías de esos monoplazas y si sería demasiado cara esa tecnología para unos pobres y olvidados universitarios (sobretodo por organismos gubernamentales económicos)?
¿Cual sería la mejor disposición posible de las celdas?
¿Tienen en la competición un límite de peso, potencia, densidad energética y/o volumen de las baterías?
¿Qué límite de potencia de carga pueden alcanzar y cómo afectaría a la batería potencias de carga disparatadas como en las que está trabajando la empresa Chargepoint de hasta 2MW?
¿Cuanta energía puede perderse en el alternador?
Dejo enlace para un artículo en la web forococheseléctricos.com sobre el Megacargador: https://forococheselectricos.com/2018/05/un-nuevo-megacargador-de-2-000-kw-2-mw-permitira-a-los-camiones-electricos-convertirse-en-una-realidad-comercial.html/amp
Y otro artículo sobre el ánodo de silicio en la misma web: https://forococheselectricos.com/2018/04/nuevos-avances-en-las-baterias-con-anodo-de-silicio-hasta-10-veces-mas-capacidad-que-las-actuales.html/amp
He soltado todo lo que me rondaba la cabeza.
Gracias por permitirme poner un granito de arena. Espero que podáis sacar provecho de este barullo de preguntas.
Saludos ?
Estaría bien que hablarais sobre el hecho de que estos motores de AC tienen imanes permanentes (que usan tierras raras en su fabricación) y como afecta esto a sus prestaciones y a su vida útil. En motores eléctricos siempre se ha hablado de que los motores de CC eran más caros que los de AC por el hecho de no llevar imanes.
Luego esta que antes la electrónica de potencia no estaba desarrollada como hoy en día y no había ni inversores ni variadores de frecuencia con los costes y prestaciones de hoy en día. Ya que es la convergencia de todas estas tecnologías la que hace que el powertrain de un eléctrico de hoy en día supere al de combustión interna. También estaría bien hablar de este tema, la convergencia de tecnologías que han alcanzado una madurez como para favorecer al coche eléctrico. (la que no ha madurado es el almacenamiento de energía eléctrica)
Volviendo al tema de los imanes, las maquinas eléctricas (motores y generadores) en el ámbito industrial no tienen imanes permanentes que yo sepa, supongo que el peso y el volumen tienen menos importancia en aplicaciones industriales.
Saludos
Hablar de los diferentes tipos de motores eléctricos puede ser un artículo interesante, Adrián. Lo apuntamos para estudiarlo. Gracias por tu aportación
https://ecoinventos.com/aparecen-dos-camiones-electricos-de-1912/